铅是一种天然存在于地下深处的重金属,在过去的几千年里,由于人类的活动,使环境中的铅含量急剧升高。土壤和大气中的铅会通过雨水的沉降和冲刷进入水环境,污染水体并在水生动物体内积累,进而通过食物链转移至人体。铅会随时间在机体不同组织中积累且不易降解,对神经系统、免疫、血液、生殖系统以及胃肠道都有不良影响,危害极大。由于人体接触铅的途径主要是被污染的水、土壤以及食物,因此阻断胃肠道中的铅吸收是一种合理的预防策略。随着分子展示技术的发展,将重金属离子结合蛋白展示在工程菌表面,被认为是去除环境中重金属污染的一种有前途和可持续的途径,已成为环境领域的研究热点之一,但关于工程菌在生物体内吸附重金属的研究却很少。本课题利用细胞展示技术,选用具有Pb²⁺特异性吸附的蛋白PbBD,并通过冰晶核蛋白INP将其锚定在大肠杆菌BL21表面,以研究工程菌E.coli PbBD对铅暴露下的草鱼各组织中铅含量的降低作用以及对肠道菌群的修复作用。草鱼被随机分为四组（对照组,Pb组,Pb+PbBD组和PbBD组）,Pb²⁺通过添加在鱼食中（5mg/kg草鱼）给与,喂食7周,工程菌组每日额外提供两次含有E.coli PbBD（10⁸ CFU/g鱼食）的饲料,定期收集粪便样本。实验结束时收集各组织和粪便样本,检测铅水平以及生化标记物,分析肠绒毛和粘液物质的变化,以及肠道微生物群落结构的变化。结果表明,在体外,E.coli PbBD具有较强的从溶液中吸附Pb²⁺的能力,并且具有一定特异性。在体内,1).E.coli PbBD可以成功的在草鱼肠道中存活并定殖。2).工程菌E.coli PbBD可以将肠道中的Pb²⁺吸附并随粪便排出体外,有效的降低草鱼肌肉、骨骼、鳃、内脏等组织中的铅积累,减少了鱼体可食用部分的铅水平。3).E.coli PbBD组缓解了Pb²⁺暴露诱导的氧化应激,使MDA和ROS水平有所下降,GSH-Px、CAT和T-SOD水平有所升高。4).E.coli PbBD缓解了铅暴露引起的肠道细胞和粘液物质的损伤。5).E.coli PbBD可以调整铅毒性引起的肠道中致病菌Fusobacteria,Shigella,Bacteroides和有益菌Cetobacterium,Gemmobacter,Akkermansia的比例,改善Pb²⁺引起的肠道菌群紊乱,保护宿主肠道健康并维持肠道菌群稳态。6).单独添加E.coli PbBD时,对草鱼的生长,生化指标和肠道菌群无不良影响。综上,工程菌E.coli PbBD的添加在减弱Pb²⁺毒性方面显示出一定成效,单独使用也未对草鱼健康产生不利影响,在鱼食中添加E.coli PbBD来减少铅的积累是可行的。因此,本研究构建的能吸附Pb²⁺的工程菌可用作草鱼的“除铅工具”,防止草鱼养殖中Pb²⁺污染引起的安全问题。